CZ11006U1 - Zařízeni se šroubovými zuby ve vzájemné interakci - Google Patents

Description

Zařízení se šroubovými zuby ve vzájemné interakci

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení, sestávajícího z nejméně jednoho rotoru a ze statoru, v němž je vymezen pracovní prostor nejméně dvěma šroubovými zuby ve vzájemné interakci svými plášti, přičemž šroubové zuby jsou navinuty na pláštích hřídelů a tvoří rotory nebo jsou navinuty na plášti alespoň jednoho hřídele a tvoří rotor a také na vnitřním plášti statoru, přičemž tyto šroubové zuby mají shodný nebo protisměrný smysl stoupání a konstantní nebo proměnný úhel stoupání a plášť šroubového zubu je determinován sumou profilů všech řezů šroubovým zubem vedených rotačními plochami protínajícími osu rotace a zároveň souosými s touto osou rotace šroubového zubu, přičemž osy rotace šroubových zubů ve vzájemné interakci jsou rovnoběžné nebo různoběžné nebo mimoběžné.

Dosavadní stav techniky

Základním požadavkem na zařízení se šroubovými zuby ve vzájemné interakci je buď změna objemu média bez nebo se současným zvýšením jeho tlaku, nebo změna tlaku a/nebo rychlosti proudění na výstupu při zachování objemu média, nebo bez změny objemu využití tlakové energie média ajejí převod na rotační pohyb, nebo při současném rozpínání média využití tlakové energie ajejí převod na rotační pohyb, nebo kombinace komprese objemu média a po vstříknutí a zapálení paliva expanze směsi a převod tlakové energie na rotační při současném rozpínání objemu.

Na principu vzájemné interakce šroubových zubů navinutých na nejméně dvou rotorech suvně rotujících ve statoru, popř. navinutých na jednom rotoru ana vnitřní ploše statoru existuje řada známých zařízení. Plochy šroubových zubů lze po částech popsat funkcemi danými v každém bodě třemi parametry, tj. poloměrem výtvarné šroubovice, úhlem pootočení a úhlem stoupání šroubovice. Každý rotor lze přitom vyjádřit jako determinovanou sumu profilů řezů vedených souosými rotačními plochami, obvykle vyjadřovanými jako plochy druhého stupně, především kulovou plochou, kuželovou plochou a v limitních hodnotách rovinou kolmou kose rotace. Dosavadní známá řešení mají šroubové zuby navinuty na válcovém nebo kuželovém plášti hřídele. Tato řešení jsou známa pro různé tvary profilů šroubových zubů, avšak neumožňují dostatečnou variabilitu a zejména strmost změn profilů téhož šroubového zubu podél jeho osy. U rotorů s válcovým pláštěm hřídele lze měnit mezizávitový prostor pouze změnou stoupání šroubových zubů. U rotorů s kuželovým pláštěm hřídele je lze měnit mezizávitový prostor změnou stoupání šroubových zubů a změnou vrcholového úhlu kužele pláště hřídele. Změna objemu mezizávitového prostoru je v obou případech limitována délkou a průměrem rotorů. Velikost rotorů nelze extrémně zvětšovat, protože se tím neúměrně zvyšují nároky na obestavěny prostor. Velké hmoty mohou způsobovat nevyváženosti a kmitání rotorů i problémy s jejich utěsněním.

Dosavadní známá zařízení pro stlačování média, např. rotační šroubové kompresory, pracují na principu rotorů se šroubovými zuby s konstantním stoupáním a konstantním neměnným profilem zubů a s válcovou rotační obálkou rotorů. Funkcí rotorů je výhradně transport média v mezizávitových prostorech ve směru od vstupu k výstupu. K vytváření tlaku dochází až na výstupu ze zařízení. Nevýhodou je omezení stupně komprese jednak rozměry zařízení ajednak jejich konstrukcí popsanou výše. Účinnost je limitována neměnným průběhem tvaru a velikosti labyrintu mezizávitových prostorů současných zařízení.

Zařízení, u nichž se nemění objem mezizávitových prostorů se také využívají jako generátory a v obráceném zapojení jako motory, např. pneumatické motory, hydromotory, kdy tlakové médium je přiváděno na vstup a roztáčí šroubové rotory. Nevýhodou však je opět neměnná a strmá charakteristika průběhu tlakové změny mezi vstupem a výstupem média.

-1 CZ 11006 Ul

Kombinací zařízení za sebou je dosahováno stupňovité zvyšování komprese, naproti tomu paralelním uspořádáním většího počtu zařízení se zvyšuje stlačovaný objem. To klade velké nároky na prostor, energii a regulaci.

V podstatě neúspěšné jsou dosavadní konstrukce spalovacích motorů se šroubovými zuby. Uspořádání těchto typů motorů se dosud omezilo na kombinace dvou a více vzájemně propojených samostatných zařízení, tedy kompresoru aexpandéru. Nevýhodou těchto řešení jsou zejména omezené možnosti přizpůsobení tvaru pracovního prostoru a uspořádání samostatných částí zařízení pro sání, kompresi, expanzi a výfuk, konkrétnímu požadovanému průběhu spalovacího procesu. Dále mají známá zařízení velké rozměry. U typů s válcovými hřídeli a skříněmi především délku a u typů s kuželovými hřídeli a skříněmi velký průměr, což negativně ovlivňuje i dynamické vyvážení rotorů.

Známé je například technické řešení podle CZ užitný vzor č. 8308, kde šroubové zuby jsou navinuty na kužely a rotační obálka rotorů je také kuželová. V tomto typu zařízení dochází ke změně objemu média již v mezizávitových prostorech, avšak průběh a stupeň komprese i expanze média je limitován vrcholovými úhly kuželových rotorů. Toto řešení nelze modifikovat tak, aby se požadovaným způsobem změnila pracovní charakteristika zařízení.

Je známo také řešení rotačního diskového spalovacího motoru obsažené ve zveřejněné přihlášce CZ - PV 1991-558, které využívá k předělení pracovního prostoru rotujícího pracovního disku rotující kompresorové disky se šroubovými plochami, avšak tyto šroubové plochy nejsou ve vzájemné interakci a rotující kompresorové disky slouží jen jako rotační šoupátka pracovního disku, která nepřevádějí tlakovou sílu na kroutící moment. Nevýhodami tohoto řešení jsou periodický dávkový cyklus a rázy maximálního tlaku na rotující šoupátka. Zařízení vyžaduje dokonalé utěsnění. Opotřebení při vzájemném suvném pohybu a současném působení rázových sil bude vysoké a životnost zařízení pravděpodobně nízká.

Dalším obdobným řešením rotačního motoru, obsažené v přihlášce vynálezu PCT WO 93/14299, je zařízení využívající k předělení pracovního prostoru rotoru se šroubovým zubem rotační disk, opatřený zářezem pro průchod tohoto šroubového zubu. Rotační disk a šroubový zub tvoří dvě pohyblivé přepážky pracovního prostoru. Vnější konvexní plocha pracovního rotoru je dána vnějším tvarem rotačního disku a neurčuje pracovní charakteristiku zařízení. Šroubový zub není v interakci se žádným dalším šroubovým zubem.

Další známé řešení podle DE 19738132 AI je založeno na principu protiběžných rotorů se vzájemně přizpůsobenými profily zubů, s válcovými nebo kuželovými rotačními obálkami rotorů a s proměnným stoupáním šroubových zubů rotorů. Ke kompresi dochází již v mezizávitových prostorech, avšak stupeň komprese je limitován rozměry zařízení. K přesunu média dochází vzájemným protisměrným pohybem rotorů, kdy médium je stlačováno pouze ve vnitřním prostoru mezi těmito rotory, nikoliv v prostoru mezi rotorem a skříní zařízení. Konstrukce současně omezuje i maximální možnou délku šroubových zubů a pro fungování je potřebný určitý minimální počet závitů šroubových zubů.

Jiné známé řešení podle patentu US 5 533 887 má ve vzájemné interakci ve skříni uloženy protiběžné rotory, které mají kuželové hřídele a na nich navinuté šroubové zuby s konstantním stoupáním, přičemž rotační obálky šroubových zubů tvoří k těmto hřídelům opačně orientované kužely. Tyto rotační obálky rotorů vymezují kuželové vnitřní prostory skříně s nimiž jsou také ve vzájemné interakci. Tato konstrukce řeší těsnění šroubových zubů rotorů vůči skříni plochou a v důsledku toho je stoupání šroubových zubů shodné a závislé na vrcholových úhlech kuželů hřídelů i skříně, které určují průběh pracovní charakteristiky zařízení. Při shodných parametrech na vstupu lze dosáhnou na výstupu pouze jediných konkrétních parametrů. To značně omezuje variabilitu použití tohoto zařízení.

-2CZ 11006 Ul

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zařízení, sestávající z nejméně jednoho rotoru a ze statoru, v němž je vymezen pracovní prostor nejméně dvěma šroubovými zuby, které jsou ve vzájemné interakci svými plášti, a tyto šroubové zuby jsou navinuty na pláštích hřídelů a tvoří rotory nebo jsou navinuty na plášti alespoň jednoho hřídele a tvoří rotor a také na vnitřním plášti statoru, přičemž tyto šroubové zuby mají shodný nebo protisměrný smysl stoupání a konstantní nebo proměnný úhel stoupání a plášť šroubového zubu je determinován sumou profilů všech řezů šroubovým zubem vedených rotačními plochami protínajícími osu rotace a zároveň souosými s touto osou rotace šroubového zubu, přičemž osy rotace šroubových zubů ve vzájemné interakci jsou rovnoběžné nebo různoběžné nebo mimoběžné.

Podstatou technického řešení je, že alespoň část rotačního pláště hřídele nejméně jednoho rotoru je tvořena rotací křivky, která je k rotační ose hřídele tohoto rotoru konkávní nebo konvexní a alespoň část vnitřního pláště statoru je vzhledem k rotační ose jeho vnitřního prostoru konkávní nebo konvexní aje dána tvarem rotační obálky rotoru, který ve statoru je uložen. Všechny profily řezů šroubovými zuby odpovídají konkávnímu a/nebo konvexnímu tvaru vnitřního pláště statoru a pláště hřídele nejméně jednoho rotoru.

Dále je podstatou technického řešení, že nejméně dva rotory jsou svými rotačními obálkami ve vzájemné interakci s vnitřním pláštěm statoru a to suvně po kruhových drahách. Každá dvojice rotorů je ve vzájemné interakci šroubovými plochami svých šroubových zubů a tato vzájemná interakce spočívá v suvném odvalování v podstatě podél dotykových křivek.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže objasněno pomocí následujících schematických obrázků:

obr. 1 a vyobrazení skříně - statoru v řezu s jedním rotorem se dvěma zuby a se třemi zuby na vnitřním plášti statoru b vyobrazení skříně - statoru v řezu s jedním rotorem s jedním zubem a se dvěma zuby na vnitřním plášti statoru obr. 2 a axonometrické vyobrazení skříně - bez rotorů v částečném řezu b axonometrické vyobrazení vnitřního pláště skříně - statoru, který je v podstatě současně obálkou rotorů c axonometrické vyobrazení rotoru se dvěma šroubovými zuby navinutými na plášti hřídele konkávně - konvexního tvaru obr. 3 axonometrické vyobrazení řezu skříně - statoru se dvěma rotory, z nichž jeden je v částečném řezu šroubovými zuby na plášti hřídele obr. 4 a vyobrazení dvojice rotorů s konvexními plášti hřídelů, v částečném řezu, ve společné skříni - statoru v řezu a kolmý řez A - A (kompresor) b vyobrazení dvojice rotorů s konvexními plášti hřídelů, v částečném řezu, ve společné skříni - statoru v řezu a kolmý řez A - A - s opačným směrem otáčení rotorů a proudění média (expandér) obr.5 a vyobrazení dvojice rotorů skonkávními plášti hřídelů, v částečném řezu, ve společné skříni - statoru v řezu a kolmý řez A - A (kompresor) b vyobrazení dvojice rotorů, z nichž jeden má konvexní a druhý konkávní plášť hřídele, v částečném řezu, ve společné skříni - statoru v řezu a kolmý řez A-A (kompresor)

-3 CZ 11006 Ul c vyobrazení dvojice rotorů s částmi plášťů hřídelů konkávními a částmi plášťů hřídelů konvexními, v částečném řezu, ve společné skříni - statoru v řezu a kolmý řez A - A (kompresor) obr. 6 a vyobrazení dvojice stejnoběžných rotorů s konvexními plášti hřídelů, v částečném řezu, ve společné skříni - statoru v řezu a kolmý řez A - A s vyznačeným tvarem profilů zubů b vyobrazení dvojice protiběžných rotorů s konvexními plášti hřídelů s jedním šroubovým zubem, v částečném řezu, ve společné skříni - statoru v řezu a kolmý řez A - A s vyznačeným tvarem profilů zubů obr. 7 vyobrazení řezu zařízením s trojicí rotorů, z nichž střední má konvexní plášť hřídele a oba krajní rotory mají válcové pláště hřídelů, ve společné skříni - statoru a kolmý řez A - A s vyznačeným tvarem profilů zubů obr. 8 vyobrazení dvojice protiběžných rotorů s plášti hřídelů po částech konvexními a konkávními se dvěma šroubovými zuby, v částečném řezu, ve společné skříni statoru v řezu a kolmé řezy A-A, B-B, C-C s vyznačenými tvary pracovních prostorů a profilů zubů, včetně grafického znázornění průběhu mezizávitového prostoru (motor) obr. 9 vyobrazení řezu zařízením s trojicí rotorů, z nichž střední má plášť hřídele po částech konvexní akonkávní a oba krajní rotory mají válcové pláště hřídelů, ve společné skříni - statoru a kolmý řez A-A s vyznačeným tvarem profilů zubů a smyslu otáčení (motor) obr. 10 vyobrazení rotačních obálek rotorů se šroubovými zuby navinutými na konvexních pláštích hřídelů s mimoběžnými osamí, bez statoru obr. 11 vyobrazení příkladů kombinací rotorů uložených ve společné skříni - statoru, v řezech obr. 12 vyobrazení řezu skříní-statorem se dvěma šroubovými rotory, každý se dvěma šroubovými zuby navinutými na konvexních pláštích hřídelů s různoběžnými osami (lodní pohon).

Příklady provedení

Technické řešení bude podrobněji objasněno pomocí přiložených obrázků a schémat.

Na obr. laje zobrazeno konkrétní provedení zařízení podle technického řešení v částečném řezu statorem 1 se třemi šroubovými zuby 111, 112, 113 a jedním rotorem 2 se dvěma šroubovými zuby 211,212. Ve statoru I, kteiý je v tomto provedení skříní zařízení, je uložen rotor 2, sestávající z hřídele 21 s konkávním pláštěm, na němž jsou navinuty první šroubový zub 211 a druhý šroubový zub 212, vzájemně pootočené o 180°. Stator I má na svém vnitřním plášti navinuty první šroubový zub 111, druhý šroubový zub 112 a třetí šroubový zub 113, vzájemně pootočené o 120°. Stator I i rotor 2 mají rovnoběžné osy a profily jejich šroubových zubů 111, 112. 113, 211, 212 mají shodný průběh stoupání a smysl stoupání. Oba šroubové zuby 211, 212 rotoru 2 zasahují postupně do mezizávitových prostorů šroubových zubů 111, 112, 113 statoru 1, takže jsou vzájemně v záběru, v podstatě podél dotykové křivky, přiěemž postupně vždy jeden ze šroubových zubů 211, 212 je v mezizávitovém prostoru šroubových zubů Hi, 112, 113 statoru i a druhý ze šroubových zubů 211, 212 míjí protilehlý šroubový zub Ul, 112, 113 statoru 1. Šroubové zuby 211, 212 rotoru 2 předělují mezlzávitové prostory šroubových zubů 111, 112, 113 statoru 1 a tím je v podstatě uzavírají jako přepážky.

Dále pro účely jednoznačnosti popisu i nároků na ochranu definujeme základní používané pojmy:

-4CZ 11006 Ul

Konkávní křivka je taková křivka, pro jejíž všechny body platí, že na každém úseku je křivka vyjádřitelná funkcí parametru, která udává vzdálenost bodu křivky od osy parametru a tato funkce má vždy v tomto bodě druhou derivaci k tomuto parametru zápornou nebo rovnu nule.

Konvexní křivka je taková křivka, pro jejíž všechny body platí, že na každém úseku je křivka vyjádřitelná funkcí parametru, která udává vzdálenost bodu křivky od osy parametru a tato funkce má vždy v tomto bodě druhou derivaci k tomuto parametru kladnou nebo rovnu nule.

Dotyková křivka je množina bodů v nichž dochází k maximálnímu přiblížení nebo ke vzájemnému dotyku povrchů šroubových zubů rotorů v interakci nebo povrchů šroubových zubů rotorů v interakci s vnitřním pláštěm statoru.

Rotační obálka je mezní rotační plocha ohraničující prostor rotujícího tělesa tak, že všechny body tohoto tělesa jsou vždy jen na jedné straně této plochy a současně každý bod této plochy je bodem, kterým prochází rotační dráha nejméně jednoho bodu rotujícího tělesa.

Zařízení podle příkladného provedení na obr. la funguje tak, že otáčením a současným odvalováním rotoru 2 ve statoru I vstupuje vstupním otvorem médium do mezizávitových prostorů šroubových zubů JJLi, 112, 113 statoru I, i zubů 211. 212 rotoru 2 a je posouváno směrem k výstupnímu otvoru. Vzájemnou interakcí statoru I a rotoru 2 dochází k vzájemnému přepažení mezizávitových prostorů statoru I rotorem 2 a naopak. V důsledku konkávního pláště hřídele 21 rotoru 2 a konkávního vnitřního pláště statoru i se mezizávitový prostor šroubových zubů 211, 212, 111, 112, 113 v každém závitu zmenšuje a médium se v mezizávitovém prostoru stlačuje. Zařízení je určeno pro kompresi média.

V alternativním případě, mohou mít šroubové Zuby 211, 212 rotoru 2 opačný smysl stoupání jako šroubové zuby 111, 112, 113 statoru 1 a v důsledku toho bude rotor 2 konat složený rotační pohyb. Funkce zařízení bude v podstatě stejná. Smysl stoupání a vzájemný záběr šroubových zubů 211, 212, rotoru 2, 111, 112, 113 statoru 1 je limitující pro možné tvaiy profilů šroubových zubů 211, 212, 111, 112, 113 a tím i pro výhodnost pro konkrétní použití zařízení v praxi.

V případě rovnoběžných os rotoru 2 a statoru I je jejich vzájemná interakce podmíněna tím, že rotor 2 s konkávním hřídelem 21 je uložen ve statoru i s konkávním vnitřním pláštěm nebo rotor 2 s konvexním hřídelem 21. je uložen ve statoru I s konvexním vnitřním pláštěm. Při různoběžných osách rotoru 2 a statoru I je jejich vzájemná interakce možná i při dalších kombinacích konvexnosti a konkávnosti rotoru 2 a vnitřního pláště statoru I.

Na obr. lb je zobrazeno další konkrétní zařízení, ekvivalentní konkrétnímu zařízení zobrazenému na obr. la. Stator I je v tomto případě opatřen na vnitřním plášti dvěma šroubovými zuby 111, 112 a rotor 2 je na hřídeli 21 opatřen jedním šroubovým zubem 211. Ve statoru 1, který je v tomto provedení skříní zařízení, je uložen rotor 2, sestávající z hřídele 21 s konkávním pláštěm, na němž je navinut jeden šroubový zub 211. Stator 1 má na svém vnitřním plášti navinuty první šroubový zub 111 a druhý šroubový zub 112. vzájemně na obvodu hřídele 21 pootočené o 180°. Stator i i rotor 2 mají rovnoběžné osy a profily jejich šroubových zubů 111. 112, 211. mají shodný průběh stoupání a smysl stoupání. Šroubový zub 211 rotoru 2 zasahuje postupně do mezizávitových prostorů šroubových zubů 111, 112 statoru I aje snimi vzájemně v záběru, v podstatě podél dotykové křivky. Šroubový zub 211 rotoru 2 předěluje mezizávitové prostory šroubových zubů 111, 112 statoru 1 a tím je v podstatě uzavírá jako přepážka.

Zařízení podle příkladného provedení na obr. lb funguje tak, že otáčením a současným odvalováním rotoru 2 ve statoru I vstupuje vstupním otvorem médium do mezizávitových prostorů šroubových zubů 111, 112 statoru 1, i zubů 211 rotoru 2 aje posouváno směrem k výstupnímu otvoru. Vzájemnou interakcí statoru I a rotoru 2 dochází k vzájemnému přepažení mezizávitových prostorů statoru I rotorem 2 a naopak. V důsledku konkávního tvaru pláště hřídele 21 rotoru 2 a konkávního tvaru vnitřního pláště statoru i se mezizávitový prostor šroubových zubů 2Π, lil, U2, v každém závitu zmenšuje a médium se v mezizávitovém prostoru stlačuje. Zařízení je určeno pro kompresi média.

-5CZ 11006 Ul

Obě varianty zobrazené na obr. la, lb mohou při opačném smyslu otáčení rotoru 2 ve statoru J fungovat opačně. Médium se v tom případě v mezizávitovém prostoru rozpíná a zařízení využívá expanzi média.

Na obr. 2 jsou v axonometrických pohledech schematicky znázorněny, jednak částečný řez statorem 1, který je skříní zařízení, určeným pro dva rovnoběžně uložené rotory 2, 3 - obr. a, jednak vnitřní plášť statoru 1 zařízení, který je tvarově shodný se společnou obálkou rotačních obálek rotorů 2, 3, s níž je vnitřní plášť statoru 1 v interakci - obr. b ajednak samostatný rotor 2 obr. c.

Další příkladné provedení technického řešení podle technického řešení je znázorněno na obr. 3.

V částečném řezu je zobrazeno konkrétní provedení, kde ve statoru který je také v tomto provedení skříní zařízení, jsou uloženy jednak první rotor 2, sestávající z hřídele 21 s kombinovaným konkávním a konvexním pláštěm, na němž jsou navinuty první šroubový zub 211 a druhý šroubový zub 212. vzájemně pootočené o 180° ajednak druhý rotor 3 sestávající z hřídele 31 s kombinovaným konkávním a konvexním pláštěm, na němž jsou navinuty první šroubový zub 311 a druhý šroubový zub 312. vzájemně pootočené o 180°. Oba rotory 2, 3 mají rovnoběžné osy, shodné profily všech šroubových zubů 211, 212, 311, 312 shodné průběhy stoupání, avšak šroubové zuby 211, 212 rotoru 2 mají opačný smysl stoupání než šroubové zuby 311, 312 rotoru 3. Oba šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 zasahují do mezizávitových prostorů obou šroubových zubů 311, 312 druhého rotoru 3, takže jsou rotory 2, 3 vzájemně v záběru, tedy v interakci, v podstatě podél dotykové křivky. Rotační dráhy šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 311, 312 rotoru 3 obou rotorů 2, 3 se vzájemně překrývají. Šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 311, 312 a tím je v podstatě uzavírají jako přepážky a současně také šroubové zuby 311, 312 druhého rotoru 3 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 211, 212 a tím je také v podstatě uzavírají jako přepážky. Vnitřní prostor statoru 1 je vymezen obálkou systému kružnic, jednak souosých s osou rotace prvního rotoru 2 a zároveň opsaných sumě profilů všech řezů šroubovými zuby 211, 212 rotoru 2 ajednak souosých s osou rotace druhého rotoru 3 a zároveň opsaných sumě profilů všech řezů šroubovými zuby 311, 312 rotoru 3. V důsledku vzájemné interakce rotorů 2, 3 se statorem 1, tyto rotory 2, 3 a stator i vytvářejí mezizávitové prostory mezi šroubovými zuby 211, 212, 311, 312.

Zařízení podle příkladného provedení na obr. 3 funguje tak, že protisměrným otáčením rotorů 2, 3 ve statoru 1 vstupuje vstupním otvorem médium do mezizávitových prostorů šroubových zubů 211, 212 rotoru 2 a mezizávitových prostorů šroubových zubů 311, 312 rotoru 3 a je posouváno směrem k výstupnímu otvoru. Vzájemnou interakcí, rotorů 2, 3 dochází k vzájemnému přepažení mezizávitových prostorů rotoru 2 rotorem 3 a naopak. V důsledku kombinace konkávního a konvexního pláště hřídelů 21, 31 rotorů 2, 3 se mezizávitový prostor šroubových zubů 211, 212. 311, 312 v každém závitu nejdříve zmenšuje a médium se v mezizávitovém prostoru stlačuje a následně se mezizávitový prostor šroubových zubů 211, 212, 311, 312 zvětšuje a médium se v mezizávitovém prostoru rozpíná.

V alternativním případě, mohou mít šroubové zuby 211, 212 rotoru 2 stejný smysl stoupání jako šroubové zuby 311, 312 rotoru 3 a v důsledku toho musí být smysl otáčení obou rotorů 2, 3 stejný. Funkce zařízení bude i v tom případě v podstatě stejná. Smysl stoupání a vzájemný záběr, tedy interakce, šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 311, 312 rotoru 3 je limitující pro možné tvary profilů šroubových zubů 211, 212, 311, 312 a tím i pro volbu výhodného užití konkrétního zařízení v praxi.

Další příkladné konkrétní provedení technického řešení je schematicky znázorněno na obr. 4a v řezech. Ve skříni zařízení, která je statorem I, jsou suvně uloženy první rotor 2, sestávající z hřídele 21 s konvexním tvarem pláště, na němž jsou navinuty první šroubový zub 211 a druhý šroubový zub 212, vzájemně pootočené o 180° a druhý rotor 3 sestávající z hřídele 31 s konvexním tvarem pláště, na němž jsou navinuty první šroubový zub 311 a druhý šroubový zub 312. vzájemně pootočené o 180°. Oba rotory 2, 3 mají vzájemně rovnoběžné osy, shodné profily

-6CZ 11006 Ul všech šroubových zubů 211. 212. 311, 312 zmenšující se úhel jejich stoupání, avšak šroubové zuby 211, 212 rotoru 2 mají opačný smysl stoupání než šroubové zuby 311, 312 rotoru 3. Oba šroubové zuby 211. 212 prvního rotoru 2 zasahují do mezizávitových prostorů obou šroubových zubů 311, 312 druhého rotoru, takže jsou rotoiy 2, 3 vzájemně v interakci, tedy v záběru, k němuž dochází v podstatě podél dotykové křivky. Rotační dráhy šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 311, 312 rotoru 3 obou rotorů 2, 3 se vzájemně překrývají, což je znázorněno na obr. 4a v kolmém řezu A-A. Šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 311, 312 a tím je v podstatě uzavírají jako přepážky a současně také šroubové zuby 311. 312 druhého rotoru 3 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 211, 212 a tím je také v podstatě uzavírají jako přepážky. Vnitřní prostor statoru i je vymezen rotační obálkou prvního rotoru 2 a zároveň rotační obálkou druhého rotoru 3. V tomto konkrétním provedení je vstupní otvor zařízení na straně, kde je vzájemné překrytí rotorů 2, 3 maximální a výstupní otvor zařízení je na opačné straně, kde je vzájemné překrytí rotorů 2, 3 minimální. Na obr. 4a v řezu A - A je znázorněna vzájemná interakce, tedy záběr rotorů 2, 3 s možnými profily šroubových zubů 211, 212, 311, 312, v rovině řezu kolmé na osy rotace rotorů 2,3.

Zařízení podle příkladného provedení na obr. 4a funguje tak, že protisměrným otáčením rotorů 2, 3 ve statoru 1 vstupuje médium vstupním otvorem do mezizávitových prostorů šroubových zubů 211, 212 rotoru 2 a mezizávitových prostorů šroubových zubů 311, 312, rotoru 3 a je posouváno směrem k výstupnímu otvoru. Vzájemnou interakcí rotorů 2, 3 dochází k vzájemnému přepažení mezizávitových prostorů rotoru 2 rotorem 3 a naopak. V důsledku konvexního tvaru hřídelů rotorů 2, 3 se mezizávitový prostor šroubových zubů 211, 212, 311, 312 v každém závitu zmenšuje a médium se v mezizávitovém prostoru stlačuje.

Zařízení podle příkladného provedení na obr. 4b je uspořádáno stejně jako provedení na obr. 4a, pouze směry otáčení rotorů 2, 3 jsou opačné. Vstup média je na straně zařízení, kde je vzájemné překrytí rotorů 2, 3 minimální a výstupní otvor zařízení je na opačné straně, kde je vzájemné překrytí rotorů 2, 3 maximální. Důsledkem konvexního tvaru plášťů hřídelů 21, 31 rotorů 2, 3 se mezizávitový prostor šroubových zubů 211, 212, 311, 312 v každém závitu zvětšuje a médium se v mezizávitovém prostoru rozpíná. Tím je dána expanzní funkce tohoto příkladného provedení zařízení.

Další příkladné konkrétní provedení technického řešení podle technického řešení, schematicky znázorněno v řezech na obr. 5a, je ekvivalentní řešení zobrazenému na obr. 4a, a odlišuje se tím, že pláště hřídelů 21, 31 jsou konkávního tvaru. Tomu odpovídají jiné tvary rotorů 2, 3 a tedy i jejich obálek, určujících vnitřní prostor statoru 1. Ostatní parametry, uspořádání a vzájemné interakce příkladného zařízení na obr. 5a odpovídají provedení na obr. 4a. Z hlediska funkce má provedení zobrazené na obr. 5a strmější pracovní charakteristiku komprese média než u provedení na obr. 4a.

Další příkladné konkrétní provedení technického řešení, je schematicky znázorněno v řezech na obr. 5b a je ekvivalentní konkrétnímu řešení zobrazenému na obr. 4a. Odlišuje se tím, že plášť hřídele 21 je konvexní a plášť hřídele 31 je konkávní. Tomu odpovídají poněkud jiné tvary rotorů 2, 3 ajejich obálek, určujících vnitřní prostor statoru 1. Ostatní parametry, uspořádání a vzájemné interakce příkladného zařízení zobrazeného na obr. 5b odpovídají provedení na obr. 4a. Funkce je obdobná jako u předchozích příkladných provedení na obr. 4a, 5a. Rozdíl spočívá v tom, že zařízení podle tohoto provedení, které ve statoru 1, kombinuje hřídel 21 s konkávním pláštěm s hřídelem 31 s konvexním pláštěm, má nestejné mezizávitové prostoty šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 311, 312 rotoru 3 rotorů 2, 3 což je dáno rozdílnými rotačními obálkami rotorů 2, 3. V důsledku toho má průběh změny mezizávitového prostoru strmější charakteristiku než u zařízení s hřídeli 21, 31 s konvexními plášti, vyobrazeném na obr. 4a, avšak méně strmou charakteristiku než zařízení s hřídeli 21, 31 s konkávními plášti, vyobrazeném na obr. 5a. To platí za předpokladu v podstatě shodných profilů, stoupání a počtů šroubových zubů 211, 212, 311, 312 navinutých na pláštích hřídelů 21, 31.

-7CZ 11006 Ul

Další příkladné konkrétní provedení technického řešení, schematicky znázorněné v řezech na obr. 5c, je ekvivalentní řešení zobrazenému na obr. 4a. Odlišuje se tím, že hřídele 21, 31 mají pláště z části konvexní a z části konkávní, avšak vzájemně shodné. Tomu odpovídají opět poněkud jiné tvary rotorů 2, 3 ajejich obálek, určujících vnitřní prostor statoru 1. Ostatní parametry, uspořádání a vzájemné interakce příkladného zařízení na obr. 5c odpovídají provedení na obr. 4a. Toto konkrétní provedení spojuje výhody řešení podle obr. 4a s výhodami řešení dle obr. 5a a umožňuje příznivější pracovní charakteristiku komprese média. Ve vstupní části zařízení je v mezizávitových prostorech přesouván velký konstantní objem média, což je dáno vysokým profilem šroubových zubů 214, 212, 311, 312. Ve střední části zařízení je médium postupně stlačováno a v části výstupní pak větší počet závitů šroubových zubů 211, 212, 311, 312 s nízkým profilem lépe uzavírá výstupní otvor zařízení a brání zpětnému proudění média v zařízení.

Důsledkem změn konvexností nebo konkávností hřídelů 21, 31 a/nebo změn stoupání šroubových zubů 211, 212, 3J_1, 312 navinutých na hřídelích 21, 31 je zmenšování a/nebo zvětšování objemu mezizávitového prostoru. To platí pro každou část rotorů 2, 3 samostatně.

V dalším konkrétním provedení technického řešení, zobrazeném na obr. 6a mají šroubové zuby

211, 212 rotoru 2 stejný smysl stoupání jako šroubové zuby 311, 312 rotoru 3 a v důsledku toho je smysl otáčení obou rotorů 2, 3 stejný. Smysl stoupání a vzájemný záběr šroubových zubů 211,

212, 311, 312 rotorů 2, 3 je limitující pro možné tvary profilů šroubových zubů 211, 212, 311, 312 zobrazených v řezu A-A a tím i pro konkrétní použití a funkci zařízení v praxi. Funkce zařízení je v podstatě stejná jako u zařízení na obr. 4a s tím, že odlišné profily šroubových zubů 211, 212, 311, 312 umožňují odlišný průběh pracovní charakteristiky zařízení a využití v praxi. Při opačném smyslu otáčení rotory 2, 3 bude zařízení fungovat jako expandér.

Dalším konkrétním řešením je zařízení zobrazené na obr. 6b, s rotorem 2, na jehož hřídeli 21 ie navinut jeden šroubový zub 211, a rotorem 3, na jehož hřídeli 31 je navinut také jeden šroubový zub 311, což umožňuje volbu širšího spektra profilů šroubových zubů 211, 311 a další řadu alternativ průběhu stlačování média v mezizávitových prostorech. Podle smyslu otáčení rotorů 2, 3 má zařízení funkci kompresoru nebo expandéru.

Alternativním možným řešením je zařízení s rotorem 2 s jedním šroubovým zubem 211 navinutým na hřídeli 21 a rotorem 3 s více šroubovými zuby 311, 312 a dalšími, navinutými na hřídeli 31. Tím je vymezeno spektrum profilů šroubových zubů 211, 311, 312 a dalších a funkce zařízení je podmíněna nestejnými otáčkami rotorů 2, 3, což může být pro určité další průběhy stlačování média výhodné. Rotor 2 s jedním šroubovým zubem 211 navinutým na hřídeli 21 může např. plnit funkci přepážky, tedy šroubového šoupátka a rotor 3 s více šroubovými zuby 311, 312 a dalšími, navinutými na hřídeli 31, pak plní funkci pracovní, nebo naopak.

Všechna výše uvedená konkrétní řešení i alternativy mohou být modifikovány tím, že rotační obálky rotorů mají rozdílné průměry. To může být výhodné pro dosažení odlišného režimu provozu zařízení podle technického řešení.

Každé z uvedených příkladných provedení může fungovat také opačně, tedy s obráceným směrem otáčení rotorů. V případech posouvání mezizávitového prostoru od vstupního otvoru k výstupnímu otvoru, při nichž dochází kjeho zvětšování, jak je zobrazeno např. na obr. 4b, se jedná o zařízení s funkcí expandéru, které lze využít k převodu tlakové síly média na rotační pohyb rotorů 2, 3. Další využití je výhodné pro zařízení využívající snižování tlaku na médium v průběhu čerpání, např. pro média, která se nesmí čerpat pod tlakem.

Další konkrétní příkladné provedení, vyobrazené na obr. 7, je znázorněno v řezu statorem 1 zařízení se třemi uloženými rotory 2, 3, 4 ve vzájemné interakci. První rotor 2 má dva šroubové zuby 211, 212 navinuty na konvexním plášti hřídele 21 a vzájemně pootočené o 180°. Druhý rotor 3 má dva šroubové zuby 311, 312 navinuty na válcovém plášti hřídele 31 a vzájemně pootočené o 180°. Třetí rotor 4 má dva šroubové zuby 411, 412 navinuty na válcovém plášti hřídele 41 a vzájemně pootočené o 180°. Rotační osy všech rotorů 2, 3, 4 jsou vzájemně

-8CZ 11006 Ul rovnoběžné a leží ve společné rovině. Rotor 2 je uložen mezi rotory 3,4 a má šroubové zuby 211, 212 navinuty v opačném smyslu stoupání než rotory 3, 4 a profily jeho zubů 211, 212 jsou řídicí jednak pro profily šroubových zubů 311, 312 rotoru 3, 411, 412 rotoru 4 rotorů 3, 4, jednak pro tvar vnitřního pláště statoru JL Rotory 3, 4 jsou shodné. Mají shodné profily všech šroubových zubů 311, 312, 411, 412, mají stejný smysl stoupání i stejný úhel stoupání těchto zubů 311, 312, 411, 412, avšak zmenšující se od vstupní strany k výstupní straně zařízení. Vstupní strana zařízení je ta, kde je průměr konvexního pláště hřídele 21 nejmenší a výstupní strana je ta, kde je průměr konvexního pláště hřídele 21 největší. Šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 zasahují do mezizávitových prostorů obou šroubových zubů 311, 312 rotoru 3, 411, 412 rotoru 4 rotorů 3, 4 ajsou s nimi vzájemně v záběru, tedy v interakci, v podstatě podél dotykové křivky. Rotační dráhy šroubových zubů 211, 212, 311, 312 rotorů 2, 3 se vzájemně překrývají, stejně tak rotační dráhy šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 411, 412 rotoru 4 rotorů

2, 4 což je znázorněno na obr. 7 v kolmém řezu A-A. Šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 311, 312 rotoru 3, 411, 412 rotoru 4 rotorů 3,4 a tím je v podstatě uzavírají jako přepážky a současně také šroubové zuby 311, 312 rotoru 3, 411, 412 rotoru 4 rotorů 3, 4 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 211, 212 rotoru 2 a tím je také v podstatě uzavírají jako přepážky. Vnitřní prostor statoru I je vymezen rotačními obálkami rotorů 2, 3, 4. Na obr. 7 je v řezu A-A znázorněna vzájemná interakce rotorů 2, 3, 4 s možnými profily šroubových zubů 211, 212, 311, 312, 411, 412, v rovině řezu kolmé na osy rotace rotorů 2, 3, 4.

Zařízení podle příkladného provedení na obr. 7 funguje tak, že otáčením rotoru 2 ve statoru 1 dochází k protiběžnému otáčení rotorů 3, 4 vůči rotoru 2. Na vstupní straně vstupuje médium do mezizávitových prostorů šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 311, 312 rotoru 3, 411, 412 rotoru 4 rotorů 2, 3, 4 a je posouváno směrem k výstupní straně. Díky vzájemné interakci rotorů 2, 3, 4 dochází k vzájemnému přepažení mezizávitových prostorů rotoru 2 rotorem 3 a naopak a také mezizávitových prostorů rotoru 2 rotorem 4 a naopak. V důsledku konvexního tvaru hřídele 21 rotoru 2 se mezizávitové prostory v každém závitu zmenšují a médium se v mezizávitových prostorech stlačuje. V tomto provedení je zařízení kompresorem. V alternativním případě obráceného směru otáčení rotorů 2, 3, 4 bude zařízení fungovat jako expandér.

U všech výše uvedených konkrétních zařízení pro kompresi nebo expandérů lze alternativně do statoru uložit rotory s různoběžnou polohou jejich rotačních os. To umožní strmější pracovní charakteristiku takových zařízení.

Další příkladné provedení konkrétního zařízení podle technického řešení je schematicky znázorněno na obr. 8 v podélném částečném řezu, řezech kolmých na rotační osy a doplněno grafem průběhu objemu a tlaku média v mezizávitovém prostoru. Ve skříni zařízení, která je statorem i, jsou suvně po kruhových drahách uloženy rotory 2, 3. První rotor 2, sestávající z hřídele 21, jehož plášť je v části zařízení a konvexní, v části b konkávní a v části zařízení c opět konvexní. Na tomto plášti jsou navinuty první šroubový zub 211 a druhý šroubový zub 212, vzájemně pootočené o 180°. Druhý rotor 3 sestávající z hřídele 31, jehož plášť je v části zařízení a konvexní, v části b konkávní a v části zařízení c opět konvexní. Na tomto plášti jsou navinuty první šroubový zub 311 a druhý šroubový zub 312, vzájemně pootočené o 180°. Oba rotory 2, 3 mají rovnoběžné osy, v podstatě shodné profily všech šroubových zubů 211, 212, 311, 312, zmenšující se úhel stoupání v části a zařízení, v části b konstantní úhel stoupání a v části c zvětšující se úhel stoupání. Průměr rotační obálky rotorů 2, 3 se v části a od vstupního otvoru, viz řez A-A, směrem k části b zmenšuje, v části b, viz řez B - B, je v podstatě minimální a v části c se směrem k výstupnímu otvoru, viz řez C - C, zvětšuje až do maximálního průměru. Šroubové zuby 211, 212 rotoru 2 mají opačný smysl stoupání než šroubové zuby 311, 312 rotoru

3. Oba šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 zasahují do mezizávitových prostorů obou šroubových zubů 311, 312 druhého rotoru 3, takže jsou rotoiy 2, 3 vzájemně v záběru, v podstatě podél dotykové křivky. Rotační dráhy šroubových zubů 211., 212 rotoru 2, 311, 312 rotoru 3 obou rotorů 2, 3 se vzájemně překrývají. Šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 311, 312 druhého rotoru 3 a tím je v podstatě

-9CZ 11006 Ul uzavírají jako přepážky a současně také šroubové zuby 311, 312 druhého rotoru 3 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 211. 212 prvního rotoru 2 a tím je také v podstatě uzavírají jako přepážky. Vnitřní prostor statoru i je vymezen rotační obálkou prvního rotoru 2 a zároveň rotační obálkou druhého rotoru 3. V tomto konkrétním provedení je zařízení spalovacím motorem. Vstup média je vstupním otvorem do části a zařízení, která je kompresním prostorem motoru. Část b zařízení je vstřikovacím a zážehovým prostorem motoru a část c zařízení je expanzním prostorem motoru aje ukončena výstupním otvorem.

Spalovací motor podle příkladného provedení na obr. 8 funguje tak, že protisměrným otáčením rotorů 2, 3 ve statoru i je vstupním otvorem, zobrazeným schematicky v řezu A-A, nasáván a posouván vzduch do mezizávitových prostorů šroubových zubů 211, 212 rotoru 2 a mezizávitových prostorů šroubových zubů 311, 312 rotoru 3. Vzájemnou interakcí rotorů 2, 3 dochází k vzájemnému přepažení mezizávitových prostorů rotoru 2 rotorem 3 a naopak. V části a motoru je v důsledku konvexních plášťů hřídelů 21, 31 a odpovídajícího tvaru vnitřního pláště statoru 1, vzduch stlačován. V části b motoru je do stlačeného vzduchu přiváděno palivo a dochází kjeho zážehu. V části c hořící palivo expanduje ajeho tlaková energie působí v mezizávitových prostorech, které se v důsledku konvexních plášťů hřídelů 21. 31 a odpovídajícího vnitřního tvaru statoru 1, v části c motoru, směrem k výstupnímu otvoru postupně zvětšují. Tlakem v mezizávitových prostorech vznikají síly působící na plochy šroubových zubů 211. 212. 311, 312, jejichž výsledkem je krouticí moment působící na rotorech 2, 3. Výstupní otvor je výfukovým otvorem motoru.

Na grafu obr. 8 je křivkou V znázorněn průběh změn objemu a křivkou g je znázorněn průběh změn tlaku v částech a, b, c motoru.

V alternativním případě spalovacího motoru, mohou mít šroubové zuby 211, 212 rotoru 2 stejný smysl stoupání jako šroubové zuby 311, 312 rotoru 3 a v důsledku toho musí být smysl otáčení obou rotorů 2, 3 stejný. Funkce takového spalovacího motoru je v podstatě stejná. Smysl stoupání a vzájemný záběr šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 311, 312 rotoru 3 rotorů 2, 3 je limitující pro možné tvary profilů šroubových zubů 211, 212, 311, 312 a tím i pro výhodnost pro konkrétní použití spalovacího motoru v praxi.

V dalších alternativních případech spalovacích motorů mohou být v jejich částech a, b, c zaměněny tvaiy částí plášťů hřídelů 21, 31 rotorů 2, 3 konkávní za konvexní a naopak, případně mohou být pláště hřídelů 21, 31 zčásti válcové nebo kuželové.

Další příkladné provedení konkrétního zařízení podle technického řešení je schematicky znázorněno na obr. 9 v podélném částečném řezu a řezu kolmém na rotační osy. Ve statoru 1 zařízení jsou ve společné rovině rovnoběžně uloženy tři rotory 2, 3, 4 ve vzájemné interakci. Uspořádání rotorů 2, 3, 4 odpovídá v podstatě zařízení znázorněnému na obr. 7. Část a zařízení odpovídá také konstrukčnímu uspořádání zařízení znázorněnému na obr. 7 v provedení kompresor. Část b zařízení, na část a bezprostředně navazující, odpovídá zařízení znázorněnému na obr. 7, avšak v alternativě expandér.

Funkce zařízení je obdobná jako u konkrétního příkladného provedení znázorněného na obr. 8, zařízení je tedy také spalovacím motorem. V místě přechodu části a do části b zařízení je vstřik a zážeh paliva.

Další příkladné konkrétní provedení technického řešení je schematicky znázorněno na obr. 10, kde jsou ve dvou pohledech vyobrazeny pouze rotory 2, 3, pro přehlednost a srozumitelnost vyobrazení bez znázornění statoru 1. Zobrazeny jsou také jen obálky šroubových zubů 211, 212, 311, 312. Jedná se o zařízení ekvivalentní zařízení zobrazenému na obr. 8, tedy spalovací motor, s tím rozdílem, že osy rotorů 2, 3 jsou mimoběžné. Toto konkrétní provedení bude výhodné pro dosažení velmi strmé pracovní charakteristiky motoru. V dalších alternativních případech mimoběžných uspořádání os rotorů 2, 3 mohou být takto provedena také zařízení s funkcí kompresoru a/nebo expandéru, opět s výhodou velmi strmé pracovní charakteristiky.

- 10CZ 11006 Ul

Na obr. 11 jsou schematicky znázorněny některé příklady vzájemných uspořádání rotorů 2, 3 a statorů i zařízení uvedených výše, v řezech kolmých na rotační osy rotorů 2, 3. Kombinací může být ještě celá řada a budou zvoleny podle konkrétních požadavků na funkci zařízení.

Poslední příkladné konkrétní provedení technického řešení je schematicky znázorněno na obr. 12 v částečném řezu statorem I. Ve skříni zařízení, která je statorem 1, jsou suvně po kruhových drahách uloženy první rotor 2, sestávající z hřídele 21 s konvexním pláštěm, na němž jsou navinuty první šroubový zub 211 a druhý šroubový zub 212, vzájemně pootočené o 180° a druhý rotor 3 sestávající z hřídele 31 s konvexním pláštěm, na němž jsou navinuty první šroubový zub

311 a druhý šroubový zub 312, vzájemně pootočené o 180°. Oba rotory 2, 3 mají různoběžné osy, navzájem shodné profily všech šroubových zubů 211, 212. 311, 312, zvětšující se úhel stoupání od vstupní strany ke straně výstupní. Přitom objem všech mezizávitových prostorů je konstantní. Šroubové zuby 211. 212 rotoru 2 mají opačný smysl stoupání než šroubové zuby 311.

312 rotoru 3. Oba šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 zasahují do mezizávitových prostorů obou šroubových zubů 311, 312 druhého rotoru 3, takže jsou rotory 2, 3 vzájemně v záběru, tedy v interakci, v podstatě podél dotykové křivky. Rotační dráhy šroubových zubů 211, 212 rotoru 2, 311. 312 rotoru 3 obou rotorů 2, 3 se vzájemně překrývají. Šroubové zuby 211, 212 prvního rotoru 2 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 311, 312 a tím je v podstatě uzavírají jako přepážky a současně také šroubové zuby 311, 312 druhého rotoru 3 předělují protilehlé mezizávitové prostory šroubových zubů 211, 212 a tím je také v podstatě uzavírají jako přepážky. Vnitřní prostor statoru 1 je vymezen rotační obálkou prvního rotoru 2 a zároveň rotační obálkou druhého rotoru 3. V tomto konkrétním provedení je vstupní otvor zařízení na straně, kde je vzájemné překrytí rotorů 2, 3 maximální a vzdálenost jejích rotačních os je největší a výstupní otvor zařízení na opačné straně, kde je vzájemné překrytí rotorů 2, 3 minimální a vzdálenost jejích rotačních os je nejmenší.

Zařízení podle příkladného provedení na obr. 12 funguje tak, že protisměrným otáčením rotorů 2, 3 ve statoru 1 vstupuje médium vstupním otvorem do mezizávitových prostorů šroubových zubů 211, 212 rotoru 2 a mezizávitových prostorů šroubových zubů 311, 312 rotoru 3 a je posouváno směrem k výstupnímu otvoru. Vzájemnou interakcí rotorů 2, 3 dochází k vzájemnému přepažení mezizávitových prostorů rotoru 2 rotorem 3 a naopak. V důsledku konvexního tvaru plášťů hřídelů 21, 31 rotorů 2, 3 a současného zvětšujícího se úhlu stoupání šroubových zubů 211, 212, 311, 312 se tvary mezizávitových prostorů mění, avšak objem mezizávitových prostorů je konstantní. Médium se v mezizávitových prostorech směrem od vstupní strany k výstupní straně zařízení urychluje. Toto konkrétní provedení bude výhodné zejména jako lodní pohon.

U všech uvedených konkrétních provedení, vyjma zařízení s jediným šroubovým zubem, nebo s jediným rotorem, je možno alternativně šroubové zuby navinout na pláště hřídelů se vzájemným nepravidelným pootočením. Tomu budou odpovídat změněné profily šroubových zubů, navržené známými metodami, pro zajištění vzájemné interakce mezi rotory navzájem i mezi rotory ajejich statorem.

Stejně tak lze alternativně navinout na pláště hřídelů větší počet šroubových zubů. Tomu budou odpovídat jiné profily šroubových zubů, navržené známými metodami, pro zajištění vzájemné interakce mezi rotory navzájem i mezi rotory ajejich statorem. To může být velmi výhodné z hlediska uzavření média v mezizávitových prostorech a pevnosti materiálu šroubových zubů i účinnosti zařízení. Realizovat bude možno také varianty s různým počtem šroubových zubů navinutých na jednotlivých částech pláště téhož hřídele.

Dalšími variantami všech výše uvedených zařízení mohou být provedení s rotory dělenými v rovině kolmé na osu jejich rotace, vzájemně propojené převody. Výhodou takových variant bude možnost změny pracovních charakteristik v rámci konkrétních zařízeních a plynulejší regulace jejich chodu.

Z výše uvedených příkladů konkrétních provedení i jejich alternativ a variant je zřejmé, že základním pokrokem technického řešení je vyřešení možnosti kombinovat současně změny všech parametrů šroubových zubů ve vzájemné interakci, konkávností a/nebo konvexností plášťů

- 11 CZ 11006 Ul hřídelů rotorů a statorů. Každý řez mezizávitového prostoru zařízení podle technického řešení může být fakticky jiný a v každém místě rotoru lze měnit současně všechny tři parametry, tj. průměr, smysl stoupání a úhel stoupání šroubových zubů. Dosud známá řešení umožňovala změny profilů šroubových zubů a změny stoupání šroubových zubů, pouze v omezeném rozsahu.

Nikoliv podle konkrétních přesných požadavků na pracovní charakteristiku zařízení.

Průmyslová využitelnost

Zařízení se šroubovými zuby ve vzájemné interakci se uplatní v mnoha průmyslových oborech a odvětvích. Zejména všude, kde se používají kompresory a turbokompresory, expandéry, vývěvy, spalovací motory, parní a plynové motory a turbíny, hydromotory, hydrogenerátory, čerpadla, směšovací zařízení a v neposlední řadě jako nové šroubové pohony lodí.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zařízení, sestávající z nejméně jednoho rotoru a ze statoru, v němž je vymezen pracovní prostor nejméně dvěma šroubovými zuby, které jsou ve vzájemné interakci svými plášti a tyto šroubové zuby jsou navinuty na pláštích hřídelů a tvoří rotory nebo jsou navinuty na plášti

15 alespoň jednoho hřídele a tvoří rotor a také na vnitřním plášti statoru, přičemž tyto šroubové zuby mají shodný nebo protisměrný smysl stoupání a konstantní nebo proměnný úhel stoupání a plášť šroubového zubuje determinován sumou profilů všech řezů šroubovým zubem vedených rotačními plochami protínajícími osu rotace a zároveň souosými s touto osou rotace šroubového zubu, přičemž osy rotace šroubových zubů ve vzájemné interakci jsou rovnoběžné nebo

20 různoběžné nebo mimoběžné, vyznačující se tím, že alespoň část rotačního pláště hřídele (21) nejméně jednoho rotoru (2) je tvořena rotací křivky, která je k rotační ose hřídele (21) konkávní nebo konvexní a alespoň část vnitřního pláště statoru (1) je vzhledem k rotační ose jeho vnitřního prostoru konkávní nebo konvexní aje dána tvarem rotační obálky rotoru (2), přičemž všechny profily řezů šroubovými zuby (211, 212) odpovídají konkávnímu a/nebo

25 konvexnímu tvaru vnitřního pláště statoru (1) a pláště hřídele (21) nejméně jednoho rotoru (2).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že nejméně dva rotoiy (2, 3) jsou svými rotačními obálkami ve vzájemné interakci s vnitřním pláštěm statoru (1) a každá dvojice rotorů (2, 3) je ve vzájemné interakci šroubovými plochami svých šroubových zubů (211, 212, 311, 312) a tato vzájemná interakce jev podstatě podél dotykových křivek.